DE2261569C2

DE2261569C2 - Use of bitumina for coating vertical foundation elements

Info

Publication number: DE2261569C2
Application number: DE19722261569
Authority: DE
Inventors: Alphonsus Ignatius Maria Amsterdam Claessen
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1972-01-13
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1981-12-24
Also published as: IT971958B; NL167000C; JPS4879410A; NL167000B; AU469446B2; FR2167533A5; NL7200489A; JPS5646012B2; AU5017072A; DE2261569A1; GB1402937A; HK36777A; MY7600115A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Bitumina mit bestimmten Parametern zum vollständigen oder teilweisen Beschichten von vertikalen Fundamentelementen, wie Beton oder Stahlpfählen, wobei eine Bitumenschicht von größerer Dicke aufbringbar ist als sie für Schutzschichten verwendet wird.The invention relates to the use of bitumina with certain parameters for the complete or partial coating of vertical foundation elements, such as concrete or steel piles, with a Bitumen layer of greater thickness can be applied than it is used for protective layers.

Für Bauten, die auf schwachem Untergrund, wie Tonoder Torfschichten, errichtet werden müssen, werden üblicherweise senkrechte Fundamentelemente, wie Beton- oder Stahlpfähle, verwendet Die Spitzen dieser Fundamentelemente ruhen dann auf einer tragenden Sandschicht, während in manuien Fällen ein Teil des Gewichtes des Bauwerks au3erdem von den schwachen Bodenschichten getragen wird, di diese einen Reibungswiderstand (die sogenannte »Reibung«) auf den Pfahl ausüben. Diese Reibung trägt jedoch nur dann zum Gesamtwiderstand bei, dem der Pfahl durch das Gewicht des getragenen Bauwerks unterworfen ist, wenn sich diese schwachen Bodenschichten ausreichend abgesetzt haben. Ist die Absetzung noch im Gange, kann eine entgegengesetzte Wirkung eintreten. Insbesondere bei Baustellen, die vollständig oder teilweise angehoben worden sind, können dann nach unten gerichtete Reibungskräfte auftreten, die zu einer zusätzlichen Belastung der Pfahlspitze führen. Das Auftreten dieser sogenannten »negativen Reibung« vermindert die Gesamttragfähigkeit des Pfahls erheblich. Unter bestimmten Bedingungen kann die negative Reibung so große Werte annehmen, daß die gesamte Tragfähigkeit der Pfahlspitze zum Ausgleich dieser negativen Reibung erforderlich ist, die demgemäß natürlich völlig unerwünscht istFor structures that have to be erected on weak subsoil, such as layers of clay or peat, vertical foundation elements, such as concrete or steel piles, are usually used.The tips of these foundation elements then rest on a load-bearing layer of sand, while in manual cases part of the weight of the structure is also used is borne by the weak soil layers, ie they exert a frictional resistance (the so-called "friction") on the pile. However, this friction only adds to the total resistance to which the pile is subjected by the weight of the structure being supported when these weak layers of soil have sufficiently settled. If the withdrawal is still in progress, the opposite effect may occur. In particular on construction sites that have been completely or partially lifted, downward frictional forces can then occur, which lead to additional stress on the pile tip. The occurrence of this so-called "negative friction" significantly reduces the overall load-bearing capacity of the pile. Under certain conditions, the negative friction can take on so great values that the entire load-bearing capacity of the pile tip is required to compensate for this negative friction, which is of course completely undesirable

Eine bekannte Möglichkeit zur Vermeidung dieser negativen Reibung besteht in der vollständigen oder teilweisen Beschichtung der senkrechten Fundamentelemente mit einer Bitumenschicht, die dicker ist als üblicherweise verwendete Schutzschichten und die eine solche Konsistenz und Dicke aufweist, daß die äußere Lage dieser Beschichtung den Bodenbewegungen folgen kann, ohne diese auf das Fundamenteleinent zu übertragen, wodurch die auf den Pfahl ausgeübte negative Reibung erheblich herabgesetzt wird. Diese Bitumenbeschichtung wird beim Einbringen des Fundamentelements (nachstehend auch als »Pfahl« bezeichnet) in den Boden mittels einer Ramme nicht vom Fundamentelement abgerissen oder abgeschert. Die für diesen Zweck empfohlenen Bitumina weisen eineA known way of avoiding this negative friction is the complete or partial coating of the vertical foundation elements with a layer of bitumen that is thicker than commonly used protective layers and which has such a consistency and thickness that the outer Location of this coating can follow the ground movements without affecting the foundation element which significantly reduces the negative friction exerted on the pile. These Bitumen coating is not removed when the foundation element (hereinafter also referred to as “pile”) is being introduced into the ground using a ram Foundation element torn off or sheared off. The bitumens recommended for this purpose have a Penetration von 20 bis 100 und einen Penetrationsindex von —1 bis +2 auf.Penetration from 20 to 100 and a penetration index from -1 to +2.

Der Begriff »Penetration« kennzeichnet die AnzahlThe term »penetration« indicates the number

von Zehntel-Millimetern, die eine Nadel in das Bitumenof tenths of a millimeter putting a needle into the bitumen eindringt, gemessen gemäß ASTM D5. Die Bestimmungpenetrates, measured according to ASTM D5. The determination des »Penetrationsindex« wird in »The properties ofof the "penetration index" is given in "The properties of asphaltic bitumen«, J. Ph. Pfeiffer, Elsevier Publishingasphaltic bitumen ", J. Ph. Pfeiffer, Elsevier Publishing

Company Inc, New York, 1950, Seite 16S, beschrieben.Company Inc, New York, 1950, p. 16S. Ein Nachteil dieser Bitumenbeschichtuug bestehtThere is a disadvantage to this bitumen coating

ίο darin, daß auch bei nur verhältnismäßig kurzer Lagerung das Bitumen zu fließen beginnt, weshalb mit einem solchen Bitumen beschichtete senkrechte Fundamentelemente, wie Rammpfähle, nicht über mehrere Tage, z. B. über das Wochenende, gelagert werdenίο in the fact that even with only relatively short Storage the bitumen begins to flow, which is why vertical foundation elements coated with such bitumen, such as driven piles, do not span several Days, e.g. B. be stored over the weekend

ι * können. Während der Lagerung tritt ein so erhebliches Fließe.i auf, daß die Bitumenbeschichtung des Fundamentelements keine homogene Dicke mehr aufweist, vielmehr an einigen Stellen zu dick und an anderen zu dünn istι * can. So significant occurs during storage Fließe.i on that the bitumen coating of the foundation element no longer has a homogeneous thickness, rather, it is too thick in some places and too thin in others

Eine jetzt gefundene Bitumenart mit bestimmten Parametern erfüllt nicht nur die praktischen Anforderungen hinsichtlich der Herabsetzung der auf das Fundamentelement ausgeübten negativen Reibung und des Anhaftens der Bitumenschicht am FundamenteleA type of bitumen that has now been found with certain parameters not only meets the practical requirements with regard to the reduction of the Foundation element exerted negative friction and the adhesion of the bitumen layer to the foundation element ment während des Einrammens, sondern zeigt auch ein so geringes Fließen, daß die Lagerung der bitumenbeschichteten Funcamentelemente über einige Tage möglich ist Die Erfindung betrifft demgemäß die Verwendungment during the piling, but also shows a so little flow that the bitumen-coated funcament elements can be stored for a few days is possible The invention accordingly relates to the use von Bitumina mit einer solchen Zusammensetzung, daß die die Beziehungen zwischen dem Erweichungspunkt und der Penetration darstellenden Koordinaten eines Erweichungspunkt-Penetrations-Diagramms innerhalb eines Polygons mit den Ecken £(55, 240), F (90, 60), G of bitumens with such a composition that the coordinates of a softening point-penetration diagram representing the relationships between the softening point and the penetration within a polygon with the corners £ (55, 240), F (90, 60), G (83, 20), //(79, 20), K (55, 100) liegen, zum Beschichten von vertikalen Fundamentelementen. Diese Bitumina weisen einen Penetrationsindex von +2 bis +6 auf.(83, 20), // (79, 20), K (55, 100) for coating vertical foundation elements. These bitumens have a penetration index of +2 to +6.

Unter Erweichungspunkt wird der gemäß ASTM D-36 mittels des Ring-iKugel-Verfahrens beThe softening point is that according to ASTM D-36 using the Ring-i-Ball method stimmte Erweichungspunkt verstanden.agreed softening point understood.

Der Begriff »Bitumen« bezieht sich nicht nur auf reines Bitumen, sondern auch auf Gemische von Bitumen mit z. B. Füllstoffen und/oder Polymerisaten. Beim vorgenannten Erweichungspunkt-Penetrations-The term "bitumen" does not only refer to pure bitumen, but also to mixtures of Bitumen with z. B. fillers and / or polymers. With the aforementioned softening point penetration

Diagramm ist der Erweichungspunkt linear auf derThe softening point is linear on the graph Horizontalen und die Penetration logarithmisch auf derHorizontals and the penetration logarithmically on the

vertikalen Achse aufgetragen. Die Figur zeigt einplotted vertical axis. The figure shows a solches Diagramm mit dem Polygon EFGHK mit densuch a diagram with the polygon EFGHK with the

- vorstehend genannten Koordinaten.- the above coordinates.

so Die erfindungsgemäßen Koordinaten des Bitumens befinden sich vorzugsweise innerhalb des Vierecks mit den Ecken A (65,70), ß(77,50), C(73,29), D (64,54), die auch in der Figur gezeigt werden, da solche Bitumen nur in sehr geringem Maße fließen (nämlich höchstens 1 cmThe inventive coordinates of the bitumen are preferably located within the square with the corners A (65.70), ß (77.50), C (73.29), D (64.54), which are also shown in the figure , since such bitumen flow only to a very small extent (namely a maximum of 1 cm bei dreitägiger Lagerung bei 20⁰C, bestimmt gemäß einem Standardverfahren).for three days of storage at 20 ^° C., determined according to a standard method).

Bei dem verwendeten Bitumen handelt es sich vorzugsweise um reine bituminöse Stoffe. Gegebenenfalls können erfindungsgemäße Bitumina auch bis zu 35The bitumen used is preferably pure bituminous substances. If necessary, bitumens according to the invention can also contain up to 35 Prozent Füllstoff und/oder Polymerisat enthalten. Diese Gemische müssen jedoch ausnahmslos den erfindungsgemäßen Vorschriften genügen.Percent filler and / or polymer. However, without exception, these mixtures must satisfy the regulations according to the invention.

Wie schon vorstehend erwähnt, weist die Bitumengleitschicht eine größere Dicke auf als sie üblicherweiseAs already mentioned above, the bitumen sliding layer has a greater thickness than it is usually bei Schutzbeschichtungen des Pfahls gegen Korrosionsangriff verwendet werden, und die äußere Lage der Beschichtung muß die Fähigkeit aufweisen, den Bodenbewegungen zu folgen, ohne ins Gewicht fallendebe used in protective coatings of the pile against corrosion attack, and the outer layer of the Coating must be able to follow the movements of the ground without losing weight

Kräfte auf das Fundamentelement zu übertragen. Es wurde jetzt gefunden, daß eine Beschichtung für diesen Zweck im allgemeinen eine Dicke von mindestens 03 cm aufweisen muß. Vorzugsweise weist die Beschichtung eine Dicke von 0,5 bis 1,5 cm auf. ϊTo transfer forces to the foundation element. It has now been found that a coating for this Purpose in general must have a thickness of at least 03 cm. The coating preferably has a thickness of 0.5 to 1.5 cm. ϊ

Die Bitumenbeschichtung kann auf einfache Weise auf das Fundamcntelement aufgebracht werden. Bei einem Beton- oder Stahlpfahl wird zunächst eine Bitumenhaftschicht auf die Oberfläche des Pfahls aufgetragen. Dies kann z. B. durch Behandlung des ι ο Pfahls mit einer Lösung des für die Gleitschicht verwendeten Bitumens in einem flüchtigen Kohlenwasserstofflösungsmittel durchgeführt werden, wonach das Lösungsmittel zum Verdampfen gebracht wird.The bitumen coating can be applied to the foundation element in a simple manner. at On a concrete or steel pile, a bituminous adhesive layer is first applied to the surface of the pile applied. This can e.g. B. by treating the ι ο pile with a solution for the sliding layer bitumen used in a volatile hydrocarbon solvent, after which the Solvent is made to evaporate.

Anschließend wird das Bitumen z. B. auf den waagerecht liegenden Pfahl gegossen, bis die Beschichtung die erwünschte Dicke von z. B. 1 cm erreicht hat. Das Bitumen wird durch zeitweilig an den senkrechten Seiten befestigte Latten am Wegfließen gehindert Der Pfahl wird dann um 90° gedreht und das Verfahren wiederholt Die sich bei diesem Verfahren ergebenden scharfen rechten Ecken können leicht r:;ttels eines warmen Messers abgerundet werden.Then the bitumen is z. B. poured onto the horizontally lying pile until the coating the desired thickness of e.g. B. has reached 1 cm. The bitumen is temporarily due to the vertical Laths attached to the sides prevented from flowing away The pile is then rotated 90 ° and the procedure repeated The sharp right corners resulting from this procedure can easily be r:; ttel one be rounded off with a warm knife.

Es ist auch möglich, den vorzugsweise mit einer Haftschicht ausgestatteten Pfahl in einen offenen Kasten zu legen, wobei der Abstand zwischen den Wänden des Kastens und den Seiten des Pfahls etwa der Dicke der aufzubringenden Bitumenbeschichtung entspricht, und dann eine solche Menge von warmem Bitumen in den Kasten zu gießen, daß alle Seiten des Pfahls mit einer Bitumenschicht der gewünschten Dicke bedeckt werden. Nach Abkühlung kann der Pfahl aus dem Kasten genommen werden.It is also possible to move the pile, which is preferably equipped with an adhesive layer, into an open one Box, the distance between the walls of the box and the sides of the stake being about the Thickness corresponds to the bitumen coating to be applied, and then such an amount of warm Pour bitumen in the box that all sides of the pile with a layer of bitumen of the desired thickness to be covered. After cooling down, the post can be taken out of the box.

Ein anderes mögliches Verfahren besteht in der Aufbringung von Bitumenplatten der gewünschten Dicke auf die Seiten des Pfahls mit Hilfe kalten oder warmen Klebstoffes. Wenn erforderlich, können auch hier die scharfen rechten Ecken leicht mit einem warmen Messer abgerundet werden.Another possible method is to apply bitumen sheets of the desired type Thick on the sides of the stake using cold or warm glue. If necessary, you can too Here the sharp right corners are slightly rounded off with a warm knife.

Es ist .veiter möglich, warmes Bitumen auf den vorzugsweise mit einer Haftschicht ausgestatteten Pfahl aufzusprühen. Nach dem Abkühlen kann dieses Verfahren wiederholt werden, bis schließlich die erwünschte Dicke der Bitumenbeschichtung erreicht worden ist Die senkrechten Fundamentelemente können erfindungsgemäß über ihre gesamte Länge mit Bitumen beschichtet werden, in vielen Fällen reicht es jedoch aus, den oberen Teil des Fundamentelements vollständig oder fast vollständig zu beschichten und den unteren Teil unbeschichtet zu lassen, da der umgebende Boden in dieser Höhe im allgemeinen nur ein geringe,, Absetzen zeigt und die negative Reibung demgemäß unerhebliche Werte aufweist Hier kann sogar eine positive Reibung auftreten. Vorzugsweise weist das Fundamentelement zwischen dem mit Bitumen beschichteten und dem nicht beschichteten Teil einen Schutzrand oder -kragen auf, wie er in der niederländischen Patentanmeldung 70 15 778 beschrieben wird.It is also possible to put warm bitumen on the pile, which is preferably equipped with an adhesive layer to spray on. After cooling, this process can be repeated until finally the Desired thickness of the bitumen coating has been achieved The vertical foundation elements can according to the invention be coated with bitumen over their entire length, but in many cases it is sufficient to completely or almost completely coat the upper part of the foundation element, and the lower To leave part uncoated, since the surrounding soil at this height is generally only a little, Settling shows and the negative friction accordingly has insignificant values positive friction occur. The foundation element preferably has between the bitumen-coated one and the uncoated part has a protective edge or collar, as it is in the Dutch Patent application 70 15 778 is described.

Die erfindungsgemäß erhaltenen bitumenbeschichteten Fundamentelemente, z. B. Rammpfähle, können für einige Zeit gelagert werden, ohne daß ein ins Gewicht fallendes Fließen auftritt Dadurch müssen die Fundamentelemente nicht mehr auf oder nahe der Baustelle mit Bitumen beschichtet werden, vielmehr wird es möglich, die Beschichtung in einer Fabrik vorzunehmen, die sich in erheblicher Entfernung von der Baustelle befinden kann. Dadurch kommt man nicht nur zu einer genauen und standardisierten Beschichtungsbehandlung, sondern es können bitumenbeschichtete senkrechte Fundamentelemente auch für nicht sehr große Baustellen, bei denen eine Bitumenbeschichtung der Fundamentelemente auf der Baustelle zu kostspielig sein würde, verwendet werden.The bitumen-coated foundation elements obtained according to the invention, e.g. B. driven piles, can be used for be stored for some time without any significant flow occurring. This means that the foundation elements no longer be coated with bitumen on or near the construction site, rather it will possible to apply the coating in a factory located a considerable distance from the construction site can be located. This not only leads to a precise and standardized coating treatment, but bitumen-coated vertical foundation elements can also be used for not very large ones Construction sites where a bitumen coating of the foundation elements on the construction site is too costly would be used.

example

Es werden Platten der Größe 10 χ 10 χ 1 cm aus zwei verschiedenen Bitumina hergestellt Diese Platten werden mit der einen großen Fläche an einer senkrechten Wand befestigt, während die andere große Fläche an fünf auf ihrer senkrechten Mittellinie liegenden Stellen in Abständen von 2.5 cm markiert wird.Panels of size 10 χ 10 χ 1 cm are made from two different bitumens. These panels are attached to a vertical wall with one large surface, while the other large Area marked at five points on its vertical center line at intervals of 2.5 cm will.

Das Fließen wird durch Messen der senkrechten Verschiebung dieser Markierungen relativ zur Wand bestimmt.The flow is determined by measuring the perpendicular displacement of these marks relative to the wall certainly.

Diese Versuche werden bei einer Temperatur von 20±l°C durchgeführt Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.These tests are carried out at a temperature of 20 ± 1 ° C. The results are in the summarized in the table below.

Bitumenbitumen Erweichungs
punkt, Ring
und Kugel, CSoftening
point, ring
and sphere, c Pen/25 C,
0,1 mmPen / 25 C,
0.1 mm Fließen beiFlow at 20 C in cm nach20 C in cm 7 Tagen7 days 12 Tagen12 days Nr.No. 7373 5050 ITagITag 3 Tagen3 days 0,120.12 0,160.16 II. 5858 5959 —- 0,070.07 2,82.8 3,93.9 II*)II *) erfindungsgemäß.according to the invention. 0,90.9 1,71.7 ♦) Nicht♦) Not

Bei einem mit einer Gleitschicht von Bitumen Nr. I von 20 m Länge und 1 cm Dicke beschichteten Rammpfahl von 40 χ 40 cm und bei einer Bodenabsetzgeschwindigkeit von IQ cm im Jahr beträgt die restliche negative Reibung nur höchstens 4 χ 10¹ N.For a driven pile of 40 χ 40 cm coated with a sliding layer of bitumen No. I of 20 m length and 1 cm thickness and a soil settling speed of IQ cm per year, the remaining negative friction is only a maximum of 4 χ 10 ¹ N.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Verwendung von Bitumina mit einer solchen Zusammensetzung, daß die die Beziehungen zwischen dem Erweichungspunkt und der Penetration darstellenden Koordinaten eines Erweichungspunkt-Penetrations-Diagramms innerhalb eines Polygons mit den Ecken F(55,240), F(90,60), G(83,20), H (79, 20), AT (55, 100) liegen, zum Beschichten von vertikalen Fundamentelementen.1. Use of bitumens with such a composition that the coordinates of a softening point-penetration diagram representing the relationships between the softening point and the penetration within a polygon with the corners F (55,240), F (90,60), G (83, 20), H (79, 20), AT (55, 100) for coating vertical foundation elements.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bitumina verwendet werden, deren Koordinaten im Erweichungspunkt-Penetrations-Diagramm des Bitumens innerhalb eines Polygons mit den Koordinaten A (65, 70), B (77, 50), C(73,29), D(64,54) liegen.2. Use according to claim 1, characterized in that bitumens are used whose coordinates in the softening point penetration diagram of the bitumen within a polygon with the coordinates A (65, 70), B (77, 50), C (73,29 ), D (64,54) lie.